臺灣博碩士論文加值系統

本論文旨在探討一系列具純掌性α, β-二羥脂肪酸片段醣脂質的低分子量凝膠因子(GR-1~GR-4)的研究，以應用在藥物傳遞系統。
凝膠測試中，凝膠因子GR-1可以在純水中形成穩定的凝膠型態；其最小凝膠濃度為 4 mg/mL，凝膠-溶液相轉變溫度(Tgel)為64 oC。
凝膠因子GR-1形成凝膠時藉由分子間的氫鍵作用力自組裝形成帶狀結構，這些纖維構成的薄層片狀，進一步纏繞形成三維網狀結構。
pH刺激應答測試中，凝膠因子GR-1生成的水凝膠可以對酸鹼的改變產生應答，只在pH 7.0、8.0及9.0時生成凝膠，並證實了其對pH刺激應答具備了可逆性。
體外藥物釋放測試中，以凝膠因子GR-1生成的水凝膠做為藥物的載體，5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil；5-FU)為模型藥物分子，研究了該水凝膠所包覆5-FU的釋放行為。利用高效液相層析法(HPLC)，分別探討了凝膠因子濃度、5-FU濃度和不同pH值緩衝溶液對釋放速率的影響，利用Peppas方程式探討釋放機制，皆為non-Fickian擴散。

The primary concern of this study is to explore the research on a series of glycolipids with homochiral α,β-dihydroxyfatty acid moiety of low-molecular-mass gelators (GR-1~GR-4) and apply to drug delivery system.
In gelation test, the gelators GR-1 was developed a stable gel form in purified water, in which the minimal concentration of gelation was 4 mg/mL and the temperature (Tgel) of gel-solution transition was at 64 oC.
The self-assembly of intermolecular hydrogen bonding gelator GR-1 was confirmed by 1H NMR spectra. The bilayer-packed lamellar structure within ribbon-like fibers was resulted in the self-assembly of GR-1 by entanglement to produce 3-D network structures.
In the pH-stimuli responsive test, the hydrogel generated from gelators GR-1 was proving responsive to the change of pH value, and gel was formed only at pH 7.0, 8.0, 9.0. It was identified that the respondence between the gelator and the pH-stimuli was provided with the reversible feature.
In the investigation of drug delivery in vitro, the hydrogel was generated from gelators GR-1 regarded as the carrier. A model drug 5-fluorouracil (5-FU) was entrapped in supramolecular hydrogels.. The influence of the concentration of hydrogelator, concentration of 5-FU and pH values of phosphate buffer saline was investigated by high performance liquid chromatography (HPLC) on the releasing behavior of 5-FU. The study of the releasing kinetics was indicated that the releasing behavior of 5-FU was in accord with the Non- Fickian model by the Peppas equation .

目錄
摘要… I
Abstract II
謝誌… IV
目錄… V
圖目錄 VII
表目錄 IX
縮寫用語對照表 X
一、 緒論 1
(一) 低分子量凝膠因子簡介 1
(二) pH刺激應答型凝膠因子的文獻回顧 4
(三) 藥物傳遞系統 8
(四) 分子設計 14
二、 結果與討論 16
(一) 凝膠性質測試與探討 16
(二) pH應答測試及其探討 31
(三) 凝膠-藥物釋放測試及探討 34
三、 結論 43
四、 實驗 44
(一) 實驗藥品與器材 44
(二) 實驗儀器 45
(三) 實驗方法 46
五、 參考文獻 56
附錄一：氫核磁共振光譜圖、碳核磁共振光譜圖、二維核磁共振光譜圖及紅外線光譜圖 62
附錄二、體外藥物釋放實驗原始數據 75

圖目錄
圖一 凝膠的分類 2
圖二 pH刺激應答型凝膠的溶-膠相轉變現象 4
圖三 可逆型pH刺激應答的低分子量凝膠因子之質子轉移 5
圖四 不可逆型pH刺激應答的低分子量凝膠因子之質子轉移 5
圖五 化合物4~6的結構 6
圖六 環境pH值對釋放速度的影響 7
圖七 (a)傳統投藥方式以及(b)理想狀況下血液中的藥物濃度曲線 8
圖八 化合物7的結構 10
圖九 高分子包囊示意圖 11
圖十 微胞示意圖 11
圖十一 脂質體示意圖 12
圖十二 本論文相關之凝膠因子的結構 14
圖十三 GR-1凝膠性質測試圖片 18
圖十四 化合物GR-1的凝膠FE-SEM圖 21
圖十五 化合物GR-1的水凝膠XRPD繞射圖 22
圖十六 化合物GR-1的分子長度 22
圖十七 不同溫度下化合物GR-1的傅立葉轉換紅外線光譜圖 23
圖十八不同濃度的化合物GR-1 的氫核磁共振光譜圖 24
圖十九 不同溫度的化合物GR-1 的氫核磁共振光譜圖 25
圖二十 添加不同D2O含量的化合物GR-1 的氫核磁共振光譜圖 26
圖二十一 化合物GR-1的D2O含量與氫核化學位移關係對應圖 27
圖二十二 GR-1水凝膠在15℃下動態黏彈測試 29
圖二十三 GR-1水凝膠在不同溫度下動態黏彈測試 30
圖二十四 GR-1進行pH刺激應答測試圖 32
圖二十五 將GR-1的pH值調為7.0後重新加熱生成凝膠 33
圖二十六 5-氟尿嘧啶之結構式 34
圖二十七 化合物GR-1的凝膠FE-SEM圖 35
圖二十八 不同濃度GR-1凝膠因子的水凝膠中5-FU的釋放曲線圖 35
圖二十九 不同濃度GR-1凝膠因子的水凝膠中5-FU的釋放線性圖 37
圖三十 GR-1凝膠在純水下釋放情形 38
圖三十一 含不同量5-FU的GR-1水凝膠中5-FU的釋放曲線圖 39
圖三十二 含不同量5-FU的GR-1水凝膠中5-FU釋放動力模式釋放線性圖
………………………………………………………………………………….40
圖三十三 包覆5-FU的GR-1水凝膠在不同pH條件下釋放曲線圖 41
圖三十四 包覆5-FU的GR-1水凝膠在不同pH條件下釋放動力模式釋放 42
圖三十五 相轉變溫度量測方法 46
圖三十六 藥物包覆與釋放方法 48
圖三十七 5-FU之標準品滯留時間 50
圖三十八 5-FU之水凝膠中滯留時間 50
圖三十九 5-FU之標準品UV吸收圖 50
圖四十 5-FU之水凝膠中UV吸收圖 51
圖四十一 5-FU在純水中之標準品檢量線圖 54
圖四十二 5-FU在緩衝液pH 4.0之標準品檢量線圖 54
圖四十三 5-FU在緩衝液pH 5.0之標準品檢量線圖 54
圖四十四 5-FU在緩衝液pH 7.4之標準品檢量線圖 55

表目錄
表一 凝膠性質測試表 17
表二 形成凝膠的化合物、溶劑、最小凝膠濃度及相轉變溫度列表 20
表三 GR-1進行pH刺激應答測試表 31
表四 不同濃度GR-1凝膠因子的水凝膠中5-FU的釋放參數 37
表五 含不同量5-FU的GR-1水凝膠中5-FU釋放參數 40
表六 包覆5-FU的GR-1水凝膠在不同pH條件下釋放參數 42
表七 動態振盪試驗方法的參數 47
表八 5-FU標準品和水凝膠中5-FU的滯留時間 49
表九 5-FU標準溶液經HPLC分析之再現性數據 51
表十 5-FU的回收率數據 53
表十一 5-FU的偵測極限和檢出限量 55

1. Weiss, R. G.; Terech, P. Chem. Rev. 1997, 97, 3133.
2. Sangeetha N. M.; Maitra U. Chem. Soc. Rev. 2005, 34: 821.
3. (a) Flory, P. J. Faraday Discuss. Chem. Soc. 1974, 57, 7. (b) Keller, A. Faraday Discuss. 1995, 101, 1. (c) Wang, R.; Geiger, C.; Chen, L.; Swanson, B.; Whitten, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2399. (d) Sakurai, K.; Jeong, Y.; Koumoto, K.; Friggeri, A.; Gronwald, O.; Okamoto, S. Inoue, K.; Shinkai, S. Langmuir 2003, 19, 8211.
4. (a) Xing, B.; Yu, C. W.; Chow, K. H.; Ho, P. L.; Fu, D.; Xu, B. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14846. (b) Fenniri, H.; Mathivanan, P.; Vidale, K. L.; Sherman, D. M.; Hallenga, K.; Wood, K. V., Stowell, J. G. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3854. (c) Kobayashi, H.; Friggeri, A.; Koumo, K.; Amaike, M.; Shinkai, S.; Reinhoudt, D. N. Org. Lett. 2002, 4, 1423.
5. (a) Yang, Z.; Gu, H.; Zhang, Y.; Wang, L.; Xu, B. Chem. Commun. 2004, 208. (b) Vermonden, T.; Censi, R.; Hennink, W. E. Chem. Rev. 2012, 112, 2853. (c) Liang, X.; Li, X.; Yue, X.; Dai, Z. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 49, 11622. (d) Yang, X.; Akhtar, S.; Rubino, S.; Leifer, K.; Hilborn, J.; Ossipov, D. Chem. Mater. 2012, 24, 1690.
6. Tiller, J. C. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 3072.
7. Haering, G.; Luisi, P. L. J. Phys. Chem. 1986, 90, 5892.
8. (a) Balakrishnan, B.; Banerjee, R. Chem. Rev. 2011, 111, 4453. (b) Vulic, K.; Shoichet, M. S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 882.
9. (a) Nakayama, D.; Takeoka, Y.; Watanabe, M.; Kataoka, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4197. (b) Suzuki, H.; Kumagai, A. Biomacromolecules 2004, 5, 486. (c) Marxer, S. M.; Schoenfisch, M. H. Anal. Chem. 2005, 77, 848.
10. (a) Kunitake, T.; Okahata, Y.; Shimomura, M.; Yasunami, S.; Takarabe, K. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 5401. (b) Rees, G. D.; Robinson, B. H. Adv. Mater. 1993, 5, 608. (c) Kim, S. S.; Zhang, T. P. Science 1998, 282, 1302. (d) Bommel, K. J.; Friggeri, A.; Shinkai, S. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 980. (e) Tan, G.; Singh, M.; He, J.; John, V. T.; McPherson, G. L. Langmuir 2005, 21, 9322. (f) Ishi-I, T.; Shinkai, S. Top. Curr. Chem. 2005, 258, 119. (g) Gao, P.; Zhan, C. L.; Liu, M. H. Langmuir 2006, 22, 775. (h) Huang, X.; Weiss, R. G. Langmuir 2006, 22, 8542. (i) Zhou, Y.; Ji, Q.; Masuda, M.; Kamiya, S.; Shimizu, T. Chem. Mat. 2006, 18, 403.
11. Kiyonaka, S.; Sugiyasu, K.; Shinkai, S.; Hamachi, I. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10954.
12. (a) James, T. D.; Kawabata, R.; Murata, K.; Shinkai, S. Tetrahedron 1995, 51, 555. (b) Jung, H. J.; Ono, Y.; Shinkai, S. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 1862. (c) Kobayashi, A.; Hamasaki, N.; Suzuki, M.; Kimura, M.; Shirai, H.; Hanabusa, K. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6550.
13.(a) Kar, T.; Debnath, S.; Das, D.; Shome, A.; Das, P. K. Langmuir 2009, 25, 8639. (b) Naficy, S.; Razal, J. M.; Spinks, G. M.; Wallace, G. G.; Whittwn, P. G. Chem. Mater. 2012, 24, 3425. (c) Griffete, N.; Frederich, H.; Maitre, A.; Ravaine, S.; Chehimi, M. M.; Mangeney, C. Langmuir 2012, 28, 1005. (d) Li, C.; Mezzenga, R. Langmuir 2012, 28, 10142.
14. (a) Yamanaka, M.; Nakamura, T.; Itagaki, H. Tetrahedron 2007, 48, 8990. (b) Webb, J. E. A.; Crossley, M. J.; Turner, P.; Thordarson, P. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7155. (c) Piepenbrock, M. M. O.; Lloyd, G. O.; Clarke, N.; Steed, J. W. Chem. Commun. 2008, 2644.
15. (a) Liu, C. B.; Gong, C. Y.; Huang, M. J.; Wang, J. W.; Pan, Y. F.; Zhang, Y. D.; Li, G. Z.; Gou, M. L.; Wang, K.; Tu, M. J.; Wei, Y. Q.; Qian, Z. Y. J. Biomed. Mater. Res. B. Appl. Biomater. 2008, 84B, 165. (b) Xiong, T,; Liu, J,; Wang, Y,; Wang, H,; Wang, R. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 36, 9114.
16. (a) Jokic, M.; Frkanec, L.; Makarevic, J.; Wolsperger, K.; Zinic, M. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 9716. (b) Eastoe, J.; Dominguez, S. M.; Wyatta, P.; Heenan, R. K. Chem. Commun. 2004, 2608. (c) Miljanic, S.; Frkanec L.; Meic, Z.; Zinic, M. Langmuir 2005, 21, 2754. (d) Yagai, S.; Nakajima, T.; Kishikawa, K.; Kohmoto, S.; Karatsu, T.; Kitamura, A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11134.
17. Kawano, S. I.; Fujita, N.; Shinkai, S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8592.
18. (a) Yang, Z.; Ho, P. L.; Liang, G.; Chow, K. H.; Wang, Q.; Cao, Y.; Guo, Z.; Xu, B. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 266. (b) Koda, D.; Minakuchi, N.; Nakashima, K.; Goto, M. Chem. Commun. 2010, 979.
19. Komatsu, H.; Matsumoto, S.; Tamaru, S. I.; Kaneko, K.; Ikeda, M.; Hamachi, I. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5580.
20. Shim, W. S.; Yoo, J. S,; Bae, Y. H.; Lee, D. S. Biomacromolecules. 2005, 6, 2930.
21. Kuang, Y.; Gao, Y.; Xu, B. Chem. Commun. 2011, 47, 12625.
22. (a) Patra, T.; Pal, A.; Dey, J. Langmuir 2010, 26, 7761. (b) Piepenbrock, M. O.; Lloyd, G. O.; Clarke, N.; Steed, J. W. Chem. Rev. 2010, 110, 1960. (c) Tang, C.; Smith, A. M.; Collins, R. F.; Ulijn, R. V.; Saiani, A. Langmuir 2009, 25, 9447. (d) Li, J.; Stover, H. D. H. Langmuir 2008, 24, 13237.
23. Chen, Q.; Lv, Y.; Zhang, D.; Zhang, G.; Liu, C.; Zhu, D. Langmuir 2010, 26, 3165.
24. Bae, Y.; Fukushima, S.; Harada, A.; Kataoka K. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4640.
25. Trevani, S.; Andonegui, G.; Giordano, M.; Lopez, D. H.; Gamberale, R.; Minucci, F.; Geffner, J. R. J. Immunol. 1999, 162, 4849.
26. Shome, A.; Debnath, S.; Das, P. K. Langmuir 2008, 24, 4280.
27. (a) Lin, Y.; Chen, Q.; Luo, H. Carbohydr. Res. 2007, 1 , 87. (b) Sun, P.; Li, P.; Li,Y-M.; Wei, Q.; Tian, L-H. J. Biomed. Mater. Res. B. Appl. Biomater. 2011, 97B, 175. (c) Ma, L.; Liu, M.; Shi, X. J. Biomed. Mater. Res. B. Appl. Biomater. 2012, 100B, 305. (d) Chiang, W-H.; Ho, V. T.; Huang, W-C.; Chern, C-S.; Chiu, H-C. Langmuir 2012, 28, 15056.
28. Beck, P.; Kreuter, J.; Fichtner, I. J. Microencapsul 1993, 10, 101.
29. Deasy, P. B. Marcel Dekker Inc. 1984, 8.
30. (a) Liang, G.; Yang, Z.; Zhang, R.; Li, L.; Fan, Y.; Kuang, Y.; Gao, Y.; Wang, T.; Lu, W. W.; Xu, B. Langmuir 2009, 25, 8419. (b) Yuhas, B. D.; Smeigh, A. L.; Douvalis, A. P.; Wasielewski, M. R.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10353. (c) Yan, B.; Boyer, J-C.; Habault, D.; Branda, N. R.; Zhao, Y. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16558.
31. (a) Gillies, E. R.; Frechet, M. J. Bioconjugate Chem. 2005, 16, 361. (b) Zhou, S.; Liao, X.; Li, X. J. Contr. Rel. 2003, 86, 195.
32. Kiser, P. F.; Wilson, G.; Needham, D. Nature 1998, 394, 459.
33. (a) Sharma, A.; Sharma, U. S. Int. J. Pharm. 1997, 154, 123. (b) An, E.; Jeong, C. B.; Cha, C.; Kim, D. H.; Lee, H.; Kong, H.; Kim, J.; Kim, W. Langmuir 2012, 28, 4095.
34. Xu, X. D.; Liang, L.; Cheng, H.; Wang, X. H. J. Mater. Chem. 2012, 22, 18164.
35. Yan, Q.; Yuan, J. Y. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9268.
36. Marcucci, F.; Lefoulon, F. Drug Discovery Today 2004, 9, 219.
37. Kenawy, E. R.; Bowlin, G. L.; Mansfield, K.; Layman, J.; Simpson, D. S.; Sanders, E. H.; Wnek, G. E. J. Controled Release 2002, 81, 57.
38. (a) Zeng, J.; Xu, X. Y.; Jing , X. B. J. Controled Release 2003, 89, 227.
(b) Zeng, J.; Yang, L. X.; Jing , X. B. J. Controled Release 2005, 105, 43.
39. Byeongmoon, J.; Sung, W. K.; You, H. B. Adv. Drug Deliv. Rev. 2002, 54, 37.
40.(a) 王文萱，私立中原大學，2011年專題論文. (b) 李美慧，私立中原大學，2011年專題論文. (c) 張耘嫚，私立中原大學，2011年專題論文. (d) 林筱涵，私立中原大學，2011年專題論文.
41. (a) Gale, P.; Quesada, R. Coord. Chem. Rev. 2006, 250, 3219. (b) Gale, P. Acc. Chem. Res. 2006, 39, 465. (c) Gunnlaughsson, T.; Glynn, M.; Tocei, G.; Kruger, P.; Pfeffer, F. Coord. Hem. Rev. 2006, 250, 3094.
42. (a) Fuhrhop, J. H.; Helfrich, W. Chem. Rev. 1993, 93, 1565. (b) Boettcher, C.; Schade, B.; Fuhrhop, J. H. Langmuir 2001, 17, 873.
43. Estroff, L. A.; Hamilton, A. D. Chem. Rev. 2004, 104, 1201.
44. (a) Gronwald, O.; Snip, E.; Shinkai, S. Curr. Opin. Colloid. Int. Sci.
2002, 7, 148. (b) Menger, F. M.; Caran, K. L. J. Am. Chem. Soc. 2000,
122, 11679.
45.Carr´e, A.; Le Grel, P.; Baudy-Floc’h, M. Tetrahedron Lett. 2001, 42, 1887.
46. (a) Sayanti, B.; Sisir, D.; Sounak, D.; Prasanta, K. D. Beilstein J. Org. Chem. 2010, 6, 859. (b) Masahiro, S.; Manami, N.; Mariko, Y.; Hirofusa, S. New J. Chem. 2005, 29, 1439. (c) Masahiro, S.; Teruaki S. Tetrahedron Lett. 2005, 46, 2741.
47. Das, D.; Dasgupta, A.; Roy, S.; Mitra, R. N;. Debnath, S.; Das, Dr. P. K . Chem. Eur. J. 2006, 12, 5068.
48. (a)Asai, H. J. Colloid Interface Sci. 2008, 328, 495. (b) Ikeda, S. Food Chem, 2001,49, 4436. (c) Chen, Y. Carbohydr. Polym., 2002,50, 109.
49. Stephen, P.; Garg, Madhu B.; Dunstan, R. Huge. Anal. Biochem. 1997, 246, 79.
50. Hermann, R. Ann. Oncol. 1996, 7, 551.
51. Lescanne, M.; Colin, A.; Mondain-Monval, O.; Heuze, K.; Fages, F.; Pozzo, J. L. Langmuir 2002, 18, 7151.
52. Dash, S.; Murthy, PN.; Nath, L.; Chowdhury, P. Acta Pol. Pharm. 2010, 67, 217.
53. Cao, S.; Fu, X.; Wang, N.; Wang, H.; Yang, Y. Int. J. Pharm. 2008, 5, 95.